红茶滋味成分多相分布的研究

林岱，李冰洁，周建武*，饶平凡

1. 浙江工商大学食品与生物工程学院，浙江 杭州 310018；2. 福州大学生物工程研究所，福建 福州 350002

红茶滋味成分多相分布的研究

林岱1，李冰洁2，周建武1*，饶平凡1

1. 浙江工商大学食品与生物工程学院，浙江 杭州 310018；2. 福州大学生物工程研究所，福建 福州 350002

运用微滤和超滤技术将茶汤分为悬浊液、胶体相、真溶液，并分别检测了不同温度下咖啡碱、总多酚、氨基酸、总糖等滋味成分在“三相”的含量与分布比例。运用 Malvern激光粒度仪对原茶汤及其分离得到的胶体相的胶体学性质进行测定，结合感官评价与茶黄素、茶红素、茶褐素的变化，将茶汤滋味成分的分布配比与胶体学性质、茶汤滋味相关联。结果表明，不同温度微滤的茶汤，滋味成分三相的分布比例有显著不同，且胶体相与真溶液的配比能影响茶汤胶体体系的粒径与电位值，同时也影响着茶汤的风味，50℃微滤茶汤获得最高感官偏好性，其两相配比分别为：咖啡碱 1∶3.8、总多酚 1.2∶1、氨基酸 1∶7.5、总糖 1∶4.3，平均粒径160 nm，Zeta电位–25.5 mV，此时的茶汤滋味醇厚、香气浓郁、体系稳定、分布均匀。

红茶；微滤；超滤；胶体；滋味成分

红茶属于全发酵茶，具有降血糖、调血脂、抗氧化等多种功效[1]。近年，红茶饮料作为一类健康饮品发展十分迅速，但与现泡的红茶相比，市售红茶饮料在滋味上大多不尽如人意。有学者认为红茶饮料滋味变寡和饮料生产中超滤工艺有关，超滤在解决了茶乳酪问题的同时，也造成了茶汤中部分滋味物质的损失[2]。对于茶汤滋味，已有大量研究表明茶的独特滋味品质与其成分有一一对应关系，如有研究显示茶汤中苦味物质主要为咖啡碱[3]，游离氨基酸也对茶汤苦味有一定贡献[4]，茶汤中呈现口腔收敛感觉、干涩滋味的主要物质为儿茶素类成分[5]，有研究显示茶汤的回甘与总多酚含量（R2=0.575，P＜0.05）[6]，总糖含量（R2=0.561，P＜0.05）[7]呈线性相关，多酚类氧化物茶黄素主要呈苦味，茶红素呈甜醇味，茶褐素滋味稍甜[8]，另有报道表明EGC和EC的含量及比例对茶汤的回甘也有影响[9]。

众所周知，茶汤为一个包含真溶液、胶体体系、悬浊液等多相的复合体系。体系中微纳米级颗粒部分为胶体，分散系数小于1 nm部分为真溶液，不能通过滤膜的较大颗粒部分为悬浊液[10]。在已有的对茶汤滋味物质的研究中，仅关注茶汤中滋味成分的绝对含量，而未对其在茶汤不同“相”中的分布进行过调查。本研究利用微滤和超滤的手段对茶汤中的不同“相”进行了分离，微滤处理截留了颗粒粒径大的“悬浊液”部分，而微滤得到的茶汤滤过液可以近似认为是茶汤多相体系中的“胶体”和“真溶液”体系的混合物，对获得的微滤滤过液再进行超滤处理，经过超滤处理截留了胶体颗粒而获得的茶汤滤过液可以被近似认为茶汤多相体系中的“真溶液”部分。通过对不同温度茶汤样品进行微滤或超滤获得的样品进行相关滋味成分的测定，以考察茶汤中代表性成分在不同“相”之间的分配规律。

1 材料与方法

1.1 实验材料

正山小种（福建武夷山正山茶业公司）U-5100紫外分光光度计（HITACHI公司），LC2010高效液相色谱仪（日本岛津公司），Nano-ZS90激光粒度分析仪（英国 Malvern公司）。Daisogel-C18分析柱（5 μm，4.6 mm×250 mm，HITACHI公司），0.45 μm 微滤膜（长青化工有限公司），超滤离心管（Millipore），咖啡碱标准品购自上海融禾医药科技有限公司，茶黄素标准品购自大连美仑生物技术有限公司。HPLC所用甲醇，试剂没食子酸、茚三酮、蒽酮等均为分析纯。

1.2 方法

1.2.1 茶汤制备

泡茶：准确称取茶叶 6 g，加入沸腾的武夷山泉水140 mL冲泡1 min后滤出，立即二次加入沸水140 mL冲泡1 min后滤出，两次滤出液混合，即为茶汤原汤溶液。

不同温度微滤茶汤制备：沸水冲泡的茶汤，分别降温至 70、60、50、40、30℃，并于相应温度下恒温水浴，茶汤在相应温度下采用110 V电动泵经0.45 μm醋酸纤维素滤膜抽滤，140 mL茶汤的过滤时长约为10 s。

真溶液制备：可通过0.45 μm滤膜的茶汤为真溶液与胶体混合相（混合相），将微滤样品再次经过超滤（3 kDa，5 000 g），直至液体完全透过超滤膜视为两相分离，通过超滤膜的部分即为真溶液。胶体相制备：可通过滤膜但未透过超滤膜的部分，胶体相=混合相–真溶液。浊液相制备：未通过滤膜的部分，悬浊相=总量–混合相。“三相配比”为胶体∶真溶液∶悬浊液。

1.2.2 茶汤咖啡碱含量测定

反相液相色谱法测定咖啡碱含量[11]：分析柱为Daisogel-C18，流动相A为含0.1%甲酸的甲醇，B相为含 0.1%甲酸的水。检测波长278 nm，进样量 25 μL，流速 0.5 mL·min-1，柱温30℃，分析时间40 min。

1.2.3 茶汤茶多酚含量测定

Folin-酚测定茶多酚含量[12]：没食子酸为标准品绘制标准曲线，样品 1 mL加入 10%Folin-酚试剂5 mL，摇匀。室温下放置60 min，在765 nm波长下用分光光度计测定吸光值。

1.2.4 茶汤氨基酸含量测定

茚三酮测定茶叶中的氨基酸含量[13]：以谷氨酸（1 mg·mL-1）为标准品绘制标准曲线，取样品 1 mL，加入 0.5 mL磷酸盐缓冲液（0.05 mol·L-1，pH 8.0）与 0.5 mL 2%茚三酮溶液，沸水浴加热15 min，冷却后加水定容至25 mL，放置10 min后测定吸光值，检测波长570 nm。

1.2.5 蒽酮-硫酸法测定总糖含量

20%硫酸-蒽酮法测定总糖含量[14]：以葡萄糖为标准品，绘制总糖标准曲，1 mL样品于620 mm波长条件下测定吸光值。

1.2.6 感官审评

感官审评参照文献[15]。品评前样品保存在相应温度中保温，审评时分别取出100 mL，由专业评茶员对茶汤滋味进行品尝，审评项目分为苦味、涩味、醇香、回甘、整体滋味 5项，评分采取10分制，0～2分微强，2～4分较强，4～6分强，6～8分很强，8～10分极强。

1.2.7 茶黄素、茶红素、茶褐素测定

根据茶黄素、茶红素和茶褐素溶于不同有机溶剂或溶液将三者分离，测定出各色素成分占泡茶茶叶总重的比例，测定方法参照文献[16]，以95%乙醇为空白对照，检测波长为380 nm。

1.2.8 粒径与Zeta电位测定

运用英国马尔文公司Nano-ZS激光粒度仪检测定粒径与Zeta电位值[17]，取1 mL样品置于检测皿，测试温度 25℃，散射角 173°，准备时间120 s，循环扫描3次。

1.2.9 分析统计方法

本文图表中数据均为平均值，每组数据重复3次，方差与显著性分析采用SPSS软件处理。

2 结果与讨论

2.1 不同温度微滤对茶汤咖啡碱含量和分布的影响

不同温度微滤茶汤的咖啡碱含量与分布显著不同（表 1）。首先，咖啡碱在三相中均有分布，对比三相分布的总体趋势，真溶液中咖啡碱分布比例较大。其二，咖啡碱的分布趋势具有一定规律性，对比悬浊液分布趋势，可知茶汤在 30℃、40℃、60℃环境中滋味成分更易发生聚集现象，微滤将更多的滋味成分阻挡在外，因此相比于50℃与70℃微滤，损失了更多的滋味成分；对比真溶液分布趋势，可知低温微滤茶汤中咖啡碱多以游离态形式存在；胶体相中，50℃微滤茶汤的咖啡碱含量最高，不仅如此，50℃微滤茶汤咖啡碱在胶体中的比例约占溶出咖啡碱总量的20%，这一比例远高于其他温度。其三，不同温度微滤咖啡碱在三相分布的配比也不同，70℃微滤茶汤的咖啡碱三相分布约为 5∶25∶2，50℃微滤茶汤的咖啡碱三相分布约为 6∶23∶1，而 30℃微滤茶汤的咖啡碱三相分布约为2∶54∶6。

表1 不同温度微滤茶汤的咖啡碱含量表Table 1 The contents of caffeine of tea infusion by microfiltration at different temperature μg·mL-1

2.2 不同温度微滤对茶汤总多酚含量和分布的影响

不同温度微滤茶汤的茶多酚三相分布同样具有显著差异（表 2）。首先，不同于咖啡碱的分布状态，茶多酚主要分布在茶汤胶体相与真溶液中，悬浊液中的分布极少，比之其他两相可以忽略不计。其二，茶多酚在胶体相的分布比例很高，70℃微滤茶汤约有32%茶多酚分布于胶体相中，这一比例在所选温度范围内最低，胶体相分布比例最高可达 50.48%（50℃微滤）。其三，茶多酚在胶体相与真溶液中的配比存在一定规律性，30～70℃的胶体与真溶液两相配比依次为：4.2∶5、4.2∶5、5.2∶5、3.8∶5、3∶5，其中只有 50℃微滤茶汤茶多酚在胶体相的分布大于真溶液相，且比例更接近1∶1。

2.3 不同温度微滤对茶汤氨基酸含量和分布的影响

从氨基酸含量上看（表3），30～70℃微滤茶汤的含量略有差异。氨基酸主要以游离状态分布于真溶液体系中，不同温度微滤真溶液中氨基酸的含量相差并不明显；在真溶液相中，50℃微滤茶汤氨基酸含量最高，与其他温度的相比差异显著，在50℃微滤茶汤三相体系中，约有14%氨基酸存在于胶体相中。50℃处理下氨基酸三相分布比例约为 2∶16∶1，且所有设计温度的三相分布比例均接近此比例。

2.4 不同温度微滤对茶汤总糖含量和分布的影响

糖类是提供茶汤甘甜香、缓解茶汤苦味的重要物质，不同温度微滤茶汤的总糖在三相中分布差异明显（表 4）。糖类物质比较容易与其他物质形成络合物，数据表明，除50℃外，其余温度微滤悬浊液中总糖含量均很高，40℃微滤时悬浊液总糖比例高达46%，因此，50℃微滤可有效避免糖类与其他滋味成分形成络合物，提高糖类在胶体相与真溶液的分布比例；真溶液依然是总糖分布最多的体系，在真溶液相中，50℃微滤茶汤的糖含量最高，40℃微滤最低；值得注意的是，50℃微滤茶汤有约21%的糖类存在于胶体相，此时，胶体相与真溶液的配比为1∶4.3。

2.5 不同温度微滤对茶汤胶体学性质的影响

不同温度微滤茶汤颗粒平均粒径介于160～200 nm 之间（图 1），Zeta电位在–22 mV到–25.5 mV之间。50℃茶汤粒径在 190 nm 左右，Zeta电位绝对值最高。DLVO理论认为如果胶体稳定的主要机理是电荷稳定，Zeta电位则是表征胶体分散体系稳定性的重要指标，Zeta电位（正或负）越高，体系越稳定[18]，因此 50℃微滤茶汤相对于其他温度更为稳定。微滤温度在30℃、40℃时，体系中形成的颗粒平均粒径约为200 nm，颗粒分散程度很大。对比各微滤温度颗粒的分布图（图2），只有50℃与70℃微滤时，体系中形成的胶体颗粒粒径分布窄，平均粒径约为 190 nm与 160 nm。从电位分布图中发现（图 3），3次电位测量在同一图中拟合性较好的样品为50℃微滤茶汤。因此，不同温度微滤后得到的茶汤样品不仅滋味成分的分布与配比具有差异，在胶体学性质上也具有明显的差异。其中，50℃微滤茶汤平均粒径约为190 nm，体系最为稳定。70℃时粒径分布较窄但体系较不稳定。微滤温度较低时（30℃、40℃）平均粒径分布较广，Zeta电位较不稳定。

表2 不同温度微滤茶汤的茶多酚含量表Table 2 The contents of tea polyphenols of tea infusion by microfiltration at different temperature μg·mL-1

表3 不同温度微滤茶汤的氨基酸含量表Table 3 The contents of tea and amino acids of tea infusion by microfiltration at different temperature μg·mL-1

表4 不同温度微滤茶汤的总糖含量表Table 4 The contents of total sugars of tea infusion by microfiltration at temperatureμg·mL-1

2.6 不同温度微滤处理在茶汤感官评审上的差异

图1 不同温度微滤茶汤粒径与电位变化趋势图Fig. 1 The trend of size and Zeta-potential of tea infusion by microfiltration at different temperatures

图2 不同温度微滤茶汤粒径分布情况Fig. 2 The size distribution of tea infusion by microfiltration at different temperatures

图3 不同温度微滤茶汤电位分布情况Fig. 3 The Zeta-potential distribution of tea infusion by microfiltration at different temperatures

感官评价的茶汤样品为真溶液与胶体混合相，不同温度微滤茶汤在滋味上具有明显差异性（表5），表明胶体相的存在及其所占比例的大小很可能影响着茶汤的滋味。未经过滤的原茶汤滋味醇厚，略苦涩，具有明显的醇香，而低温微滤茶汤则失去了红茶原有香气，损失了大量滋味。30℃微滤茶汤咖啡碱在胶体相与真溶液的配比（以下简称“配比”）约为1∶30，总多酚配比约为4∶5，总糖配比约为1∶28，此时茶汤感官为无回甘，无醇香，且涩味明显；与 30℃微滤茶汤相比，60℃微滤茶汤总糖配比约为1∶16，此时茶汤回甘较差，而40℃微滤茶汤总糖配比约为 1∶8，回甘略好于 60℃微滤茶汤，70℃微滤茶汤总糖配比约为1∶5，茶汤回甘明显，因此总糖配比与回甘程度有密切的关联性；70℃微滤茶汤中咖啡碱的配比约为1∶5，此时茶汤获得较高醇香评分，而60℃微滤茶汤中咖啡碱的配比约为 1∶8，此时醇香不及原汤与 70℃微滤茶汤，因此，咖啡碱的配比影响着茶汤滋味的厚度；50℃微滤茶汤的滋味最接近原茶汤，甚至还缓解了原茶汤的苦涩味，在此温度下，滋味成分的配比依次为：咖啡碱 1∶3.8、总多酚 1.04∶1、氨基酸 1∶7.5、总糖 1∶4.3，这一分布与配比规律不仅使茶汤保留原有了的滋味，而且改善了茶汤的苦涩味，使其在感官方面获得较高的评价。

2.7 不同温度微滤对茶色素含量的影响

茶黄素、茶红素、茶褐素是红茶加工过程中多酚类物质氧化聚合而成的茶色素[6]，与红茶的汤色、滋味、香气相关，不同温度微滤处理给茶汤带来感官上差异，可能是因为这种处理影响了红茶色素的含量（表 6）。不同温度微滤之后茶汤茶黄素与茶褐素的差异并不显著，50℃微滤茶汤中茶红素含量最高。研究发现，茶叶原汤中茶黄素、茶红素、茶褐素含量均低于微滤处理后的茶汤，其原因可能与原汤中微米级颗粒相关，未经过滤茶汤的滋味成分多以粒径较大的颗粒形式存在，微米级颗粒容易发生聚集现象，使部分茶汤色素随着颗粒的聚集产生沉淀，因此，不同温度微滤呈现出的滋味成分分布差异以及感官上的差异，很可能与茶汤形成胶体颗粒的形态有密切关联。

2.8 热微滤对茶汤胶体学性质的影响

分别对红茶原茶汤和经热微滤处理的茶汤中胶体颗粒平均粒径随温度变化而变化的过程（先降温后升温）进行监测。原汤在先降后升的温度变化过程中（图 4），其胶体颗粒平均粒径均基本显示出随温度降低的而减小，随温度升高而增加的规律，在10～70℃温度范围内，平均粒径的升降温曲线吻合度较高，70～90℃内重新升温的胶体颗粒平均粒径明显降低，综合考虑其胶体颗粒平均粒径在300～2 300 nm较大范围内变化，该现象可能是由于胶体颗粒之间通过次级键形成更大的聚集物，在升降温过程中由于胶体颗粒聚集造成部分颗粒的沉淀，从而引起平均粒径降低。热微滤茶汤先降温后升温的过程中（图 5），茶汤中的胶体颗粒的平均粒径变化范围基本处于110～160 nm 之间，颗粒与颗粒之间的超分子作用较少，胶体颗粒之间并未通过氢键等次级键形成更大的复合颗粒，其粒径变化应属于胶体颗粒的胀大现象（Swelling），与其温度敏感性相关[20]。其平均粒径在降温和升温的过程中拟合度较高，显示该变化可能为可逆过程。

表5 不同温度微滤茶汤感官评价表Table 5 Sensory evaluation of tea infusion by microfiltration at different temperatures

表6 不同温度微滤茶汤茶黄素、茶红素、茶褐素所占比重Table 6 TF、TR、TB proportion of tea infusion by microfiltration at different temperatures ‰

比较原茶汤和热微滤茶汤胶体颗粒对温度的响应性规律曲线，可以发现热微滤茶汤表现出较为典型的温度响应性胶体体系特征，但颗粒之间通过超分子作用形成聚集物的现象不明显，而原汤的颗粒之间形成聚集物的现象较为突出，其平均粒径随温度的变化更大可能性是由于胶体颗粒之间的聚合和分散造成的，因此，通过热微滤可以去除茶汤中容易形成聚集的颗粒部分。

图4 原汤升降温过程粒径变化图Fig. 4 The different size of tea infusion during heating and cooling

图5 热微滤茶汤升降温过程粒径变化图Fig. 5 The different size of tea infusion by microfiltration during heating and cooling

3 结论

本文从胶体化学角度对不同温度热微滤茶汤滋味物质的分布状态进行研究，将红茶滋味物质的分布配比与茶汤胶体学性质以及茶汤滋味的差异性相关联。结果表明，不同温度微滤红茶茶汤不仅在滋味成分的总量上存在差异，滋味成分的分布状态、分配比例、胶体学性质、感官评价均有显著差异，而这些因素之间存在密切联系。茶汤为真溶液、胶体、悬浊液等多相复合体系，滋味成分在多相中的分布与配比此前却少有研究涉及。研究表明，茶汤体系“三相配比”——特别是胶体相与真溶液的配比对茶汤胶体学性质及其滋味有很大影响，其中，咖啡碱（胶体相与真溶液配比约1∶4）、总多酚（配比约 1∶1）、总糖（配比约 1∶4）对茶汤的回甘、滋味、香气有显著影响，氨基酸（配比约 1∶7）为辅助影响，配比不仅影响茶汤的滋味，也影响了茶汤的胶体学性质，在该配比下，茶汤的平均粒径约为160 nm，Zeta电位–25.5 mV，胶体体系呈现均匀对称的分布，所带电荷表明该体系稳定性高。上述多相配比与胶体学性质的差异性可以通过选择不同温度热微滤进行调节。红茶原汤升温过程出现颗粒与颗粒之间通过次级键形成的聚集物，粒径最大达到2 300 nm，聚集物中很可能包含了部分茶黄素、茶红素、茶褐素等茶色素，而经过热微滤处理的茶汤形成聚集物的现象不明显，因此，热微滤可以去除茶汤中容易形成聚集的颗粒部分，而选择不同的温度进行微滤，所得茶汤的滋味成分总量、多相分布及配比差异明显，直接关联茶汤品评的滋味，因此，在茶汤滋味成分总量变化与感官差异之间，胶体相的存在、所占比例及所呈现的胶体学性质在其中起到重要的关联作用，为今后进一步研究茶汤滋味成分的结合机制，构建人工胶体颗粒提供研究基础。

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Study on Multi-phase Distribution of Black Tea Infusion Taste Compounds

LIN Dai1, LI Bingjie2, ZHOU Jianwu1*, RAO Pingfan1
1. College of Food Science and Biotechnology, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310018, China;2. Institute of Biotechnology, Fuzhou University, Fuzhou 350002, China

The black tea infusion was separated into three phases: suspension, colloid, and the true solution by microfiltration and ultrafiltration at different temperatures. Then the concentration and distribution proportion of caffeine, total polyphenols, amino acids, and total sugars were measured. The colloidal properties were measured by Malvern. According to the sensory evaluation and the changes in contents of theaflavin, thearubigins, theabrownin,the correlations between the distribution proportion of the taste compounds, the colloid properties and the flavor of tea infusion were established. The results revealed that the proportion of taste compounds in different phases of the tea infusion was significantly different at different temperature, and the proportion of colloid/true solution could affect the size, potential of the colloidal system and the flavor. The tea infusion acquired a best sensory score by microfiltration at 50℃, while the composition distributions of colloid and true solution were 1∶3.8 for caffeine, 1.2∶1 for total polyphenols, 1∶7.5 for amino acids and 1∶4.3 for total sugars. The average particle size was 160 nm,and the Zeta potential was –25.5 mV. The 50℃ filtrated tea was mellow, rich in aroma, stable, and had uniform particle size distribution.

black tea, microfiltration, ultrafiltration, colloid, taste compounds

TS272.5+2

A

1000-369X（2017）04-347-09

2017-01-19

2017-03-24

国家自然科学基金（31571803）

林岱，女，博士生，主要从事天然产物提取分离与活性研究。*通讯作者 jianwuzhou@zjgsu.edu.cn